Система мониторинга технического состояния зданий и сооружений

Полезная модель относится к области автоматизированных систем мониторинга технического состояния зданий и сооружений и может быть использована при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений, в том числе в соответствии с программами проектирования и строительства высотных зданий, уникальных сооружений и объектов повышенного риска, в частности в соответствии с городской комплексной инвестиционной программой «Новое кольцо Москвы». Система мониторинга технического состояния зданий и сооружений, содержащая блок ударного устройства, блок вибродатчиков и блок обработки и выходной информации, отличающаяся тем, что дополнительно включены блок измерения ускорений колебаний объекта и/или блок измерения скоростей колебаний объекта и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта и/или блок измерения наклонов и/или блок измерения прогибов и/или блок измерения напряжений и/или блок измерения нагрузок и/или блок измерения абсолютной и неравномерной осадки и/или блок контроля трещин, стыков и швов и/или блок измерения геодезических параметров, блок градации выходной информации, причем выход блока вибродатчиков и/или выход блока измерения ускорений колебаний объекта и/или выход блок измерения скоростей колебаний объекта и/или выход блока измерения амплитуд колебаний объекта и/или выход блока измерения наклонов и/или выход блока измерения прогибов и/или выход блока измерения напряжений и/или выход блока измерения нагрузок и/или выход блока измерения абсолютной и неравномерной осадки и/или выход блока контроля трещин, стыков и швов и/или выход блока измерения геодезических параметров соединены с входом блока обработки и выходной информации, выход которого соединен с входом блока градации выходной информации. 19 зависимых пунктов ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к области автоматизированных систем мониторинга технического состояния зданий и сооружений и может быть использована при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений, в том числе в соответствии с программами проектирования и строительства высотных зданий, уникальных сооружений и объектов повышенного риска, в частности в соответствии с городской комплексной инвестиционной программой «Новое кольцо Москвы».

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно устройство для осуществления способа испытаний зданий и сооружений (Назин В.В. "Новейшие сейсмостойкие конструкции и железобетонные механизмы сейсмоизоляции зданий и сооружений" - М.: Стройиздат, 1993, с.95-96), содержащее устройство возбуждения колебаний испытуемого объекта и установленный на объекте, по крайней мере, один блок преобразования вибрации в электрический сигнал, последовательно соединенный с регистратором электрического сигнала. В данном устройстве возбуждение колебаний испытуемого объекта осуществляется посредством гидродомкрата, оснащенного специальной системой мгновенного освобождения от горизонтального усилия.

Известен также, принятый за прототип способ и система определения устойчивости зданий и сооружений (патент РФ №2245531 от 2.04.2003 г.), используемый для определения устойчивости объектов (зданий и сооружений), при этом система для определения устойчивости зданий и сооружений содержит блок ударного устройства, блок формирования электрического синхроимпульса, блок преобразования колебаний в электрический сигнал, блок аналого-

цифрового преобразования электрического сигнала, блок цифрового запоминающего устройства и блок управления цифровым запоминающим устройством, блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений поверхностной прочности, и/или объемной прочности, и/или параметров армирования элементов конструкции объекта, и/или осадков, и/или сдвигов, и/или кренов объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или его поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или периода собственных колебаний грунта под объектом, и/или вокруг него, измеренного, по меньшей мере, по первому тону колебаний и/или уровня грунтовых вод, блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для данных конструкций и материалов испытуемого объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него и блок воспроизведения полученных данных, связанные по шинам управления и данных между собой и с остальными функциональными блоками системы. Данная система выдает информацию об устойчивости зданий и сооружений.

Недостатком данного технического решения является отсутствие градации выходной информации по уровням технического состояния объекта.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Заявленная полезная модель устраняет вышеперечисленный недостаток и реализует систему автоматизированного мониторинга технического состояния зданий и сооружений в виде устройства - функциональной системы, представленной в виде пространственно-распределенных функциональных блоков, соединенных между собой функциональными связями. Таким образом, данная функциональная

система удовлетворяет признакам, присущим устройствам как техническим решениям.

Получаемый технический результат по градации выходной информации по уровням технического состояния объекта достигается тем, что в системе для определения устойчивости зданий и сооружений, содержащей, блок ударного устройства, блок вибродатчиков и блок обработки и выходной информации, дополнительно включены блок измерения ускорений колебаний объекта и/или блок измерения скоростей колебаний объекта и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта и/или блок измерения наклонов и/или блок измерения прогибов и/или блок измерения напряжений и/или блок измерения нагрузок и/или блок измерения абсолютной и неравномерной осадки и/или блок контроля трещин, стыков и швов и/или блок измерения геодезических параметров и блок градации выходной информации, соединенные с вышеупомянутыми функциональными блоками линиями связи.

В заявленном решении под объектом понимается здание, сооружение, конструкция или их конструктивная часть.

В заявленном решении блоком градации выходной информации является блок выдачи информации, разделенной по уровням технического состояния объекта.

Блок градации выходной информации может выдавать, например, визуальную сигнальную информацию, разделенную по цветам, например, красный цвет, характеризующий опасное техническое состояние объекта, желтый цвет, характеризующий повышенное внимание к техническому состоянию объекта, зеленый цвет, характеризующий нормальное техническое состояние объекта,

например, звуковую информацию, разделенную по акустическим параметрам, например, частотам, тонам, мелодиям и др.

Кроме того, блок градации выходной информации может выдавать информацию об изменении технического состояния объекта и его отдельных частей и элементов.

В заявленном техническом решении блоком измерения ускорений колебания объекта являются технические устройства (например, акселерометры) для измерения ускорений колебаний объекта с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком измерения скоростей колебания объекта является технические устройства (например, велосиметры) для измерения скорости колебания объекта с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком измерения смещений являются технические устройства для измерения амплитуд колебания объекта (например, сейсмометры) с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком измерения наклонов являются технические устройства (например, наклономеры, инклинометры, клинометры) для измерения наклонов объекта с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком измерения прогибов являются технические устройства для измерения прогибов (например, прогибомеры) объекта с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком измерения напряжений являются технические устройства (например, тензометры) для измерения напряжений объекта с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком измерения нагрузок являются технические устройства (например, датчики давления (нагрузок)) для измерения давления (нагрузок) на(в) объект(е) и вне его с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком измерения абсолютной и неравномерной осадок являются технические устройства (например, датчики измерения абсолютной и неравномерной осадки) для измерения осадок объекта с выдачей результатов измерения, в т.ч.

в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком блок контроля трещин, стыков и швов являются технические устройства (например, трещиномеры) для контроля стыков, трещин, швов с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

В заявленном техническом решении блоком измерения геодезических параметров являются технические устройства (например, тахеометры и вспомогательное оборудование) для измерения абсолютных и/или относительных геодезических параметров объекта, в том числе в режиме реального времени с выдачей результатов измерения, в т.ч. в цифровом виде.

Заявленная совокупность отличительных признаков обладает устойчивой взаимосвязью функциональных блоков, не известная заявителю.

Заявленное техническое решение промышленно применимо, поскольку не использует новых, не известных до настоящего времени технических устройств, а основано на новом сочетании функциональных блоков.

Блок схема полезной модели представлена на фиг.1, где блок ударного воздействия (1) возбуждает колебания объекта, регистрируемые блоком вибродатчиков (2) и/или блоком измерения ускорений колебаний объекта (3) и/или, блоком измерения скоростей колебаний объекта (4) и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта (5), выходы блоков 2-5 соединены со входом блока обработки и выходной информации (6), выход блока измерения наклонов (7) и/или выход блока измерения прогибов (8) и/или выход блока измерения напряжений (9) и/или выход блока измерения нагрузок (10) и/или выход блока измерения абсолютной и неравномерной осадки (11), и/или выход блока контроля трещин, стыков и швов (12) и/или выход блока измерения геодезических параметров (13) соединены с входом блока обработки и выходной информации (6), выход которого соединен с входом блока градации выходной информации (14).

Система работает следующим образом в соответствии с фиг.1.

Микросейсмические колебания грунта под объектом или колебания вызванные блоком ударного устройства передаются на объект и далее в блок измерений ускорений колебаний объекта и/или блок измерений скоростей колебаний объекта и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта. Сигналы с блока измерения ускорений колебаний объекта и/или блока измерения скоростей колебаний объекта и/или блока измерения амплитуд колебаний объекта поступают в блок обработки и выходной информации. В этот же блок обработки и выходной информации поступают сигналы от блока измерения наклонов о наклонах объекта и их изменениях и/или блока измерения прогибов о прогибах объекта и их изменениях и/или блока измерения напряжений о напряжениях в объекте и их изменениях и/или блока измерения нагрузок о нагрузках (давлениях) на (в) объект(е) и вне его и их изменениях и/или блока измерения абсолютной и неравномерной осадки о степени осадок объекта и их изменениях в пространстве и во времени и/или блок контроля трещин, стыков и швов о степени раскрытия трещин, стыков и швов и их изменений и/или блока измерения абсолютных и/или относительных геодезических параметров элементов объекта, в том числе и в режиме реального времени. Блок обработки и выходной информации обрабатывает все поступающие сигналы в том числе и с использованием геоинформационных систем, позволяющих производить цифровую обработку пространственно разнесенных данных с их координатной привязкой и выдает сигналы в блок градации выходной информации, откуда выходная информация в зависимости от технического состояния объекта может быть представлена в цветовом виде, в том числе и с использованием геоинформационных систем или/и звуковом виде, для различных потребителей, в том числе и для эксплуатационных служб объекта. В случае, если по данным обработки, в блоке обработки и выходной информации измерения различных датчиков будет установлено, что объект находится в нормальном (безопасном) техническом состоянии, то на выходе блока градации выходной информации информационный сигнал имеет одну окраску (например, зеленую), если же по данным обработки будет установлено, что, в объекте накоплены серьезные дефекты и требуется повышенное внимание, то информационный сигнал на выходе блок градации выходной информации будет иметь другую окраску (например, желтую), наконец, если по данным обработки будет установлено, что в объекте накоплены опасные для его безопасности дефекты, то информационный сигнал на выходе блока градации выходной информации будет иметь окраску третьего вида (например, красную).При этом число градаций информационного сигнала на выходе блока градации выходной информации по цвету и/или по звуку должно быть не менее трех.

На фиг.2 изображен частный случай выходного изображения блока градации выходной информации, иллюстрирующей техническое состояние частей объекта в режиме квазиреального времени.

По результатам обработки данных измерений в блоке обработки и выходной информации могут определяться локальные зоны объекта, в которых происходит изменения технического состояния отдельных элементов объекта, информация об этом поступает в блок градации выходной информации, информационный сигнал от которого, в зависимости от технического состояния локальных зон объекта, приобретает ту или иную окраску (например, зеленую при нормальном (безопасном) состоянии объекта, желтую при накоплении серьезных дефектов в локальной зоне объекта, красную, при опасном уровне накопления дефектов в локальной зоне объекта.

При этом используемая в данном описании альтернатива и/или означает всевозможные сочетания совместного функционирования всех блоков системы.

В частном случае реализации полезной модели линиями связи между функциональными блоками могут быть проводные линии связи.

В частном случае реализации полезной модели линиями связи функциональных блоков системы могут быть беспроводные линии связи.

В частном случае реализации полезной модели линиями связи функциональных блоков системы могут быть комбинации проводных и беспроводных линий связи.

В частном случае реализации полезной модели что выходная информация блока градации выходной информации представлена информационным сигналом в виде не менее трех градаций, отличающиеся друг от друга различной окраской и/или звуковым сопровождением.. Например, при числе градаций равным трем, выходной информационный сигнал может иметь следующий вид окраски: зеленый цвет - безопасное техническое состояние объекта, желтый цвет - повышенное внимание к техническому состоянию объекта, красный цвет - опасное техническое состояние объекта.

В частом случае реализации полезной модели блоком измерения ускорений колебаний объекта могут являться акселерометры.

В частном случае реализации полезной модели блоком измерения скоростей колебаний объекта могут являться велосиметры.

В частном случае реализации полезной модели блоком измерения амплитуд колебаний объекта могут являться датчики измерения амплитуд смещения или/и сейсмометры.

В частном случае реализации полезной модели блоком измерения наклонов объекта могут являться наклономеры и/или инклинометры и/или клинометры.

В частном случае реализации полезной модели блоком измерения прогибов объекта могут являться прогибомеры.

В частном случае реализации полезной модели блоком измерения напряжения объекта могут являться тензометры.

В частном случае реализации полезной модели блоком измерения нагрузок на объект могут являться датчики давления (нагрузок).

В частном случае реализации полезной модели блоком измерения абсолютной и неравномерной осадок объекта могут являться датчики для измерения абсолютной осадки и датчики измерения неравномерной осадки.

В частном случае реализации полезной модели блоком контроля трещин, стыков и швов могут являться трещиномеры.

В частном случае реализации полезной модели блоком измерения геодезических параметров объекта могут является тахеометры и вспомогательное оборудование.

В частном случае реализации полезной модели система мониторинга технического состояния зданий и сооружений может являться стационарной и автоматизированной.

В частном случае реализации полезной модели система мониторинга технического состояния зданий и сооружений может являться мобильной.

В частном случае реализации полезной модели функции блока ударного устройства может осуществлять микросейсмический шум.

В частном случае реализации полезной модели в блок обработки и выходной информации могут быть включены геоинформационные системы.

В частном случае реализации полезной модели в блок градации выходной информации могут быть включены геоинформационные системы.

1. Система мониторинга технического состояния зданий и сооружений, содержащая блок ударного устройства, блок вибродатчиков и блок обработки и выходной информации, отличающаяся тем, что дополнительно включены блок измерения ускорений колебаний объекта, и/или блок измерения скоростей колебаний объекта, и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта, и/или блок измерения наклонов, и/или блок измерения прогибов, и/или блок измерения напряжений, и/или блок измерения нагрузок, и/или блок измерения абсолютной и неравномерной осадки, и/или блок контроля трещин, стыков и швов, и/или блок измерения геодезических параметров и блок градации выходной информации.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что линиями связи функциональных блоков системы являются проводные линии связи.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что линиями связи функциональных блоков системы являются беспроводные линии связи.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что линиями связи функциональных блоков системы являются комбинации проводных и беспроводных линий связи.

5. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что выходная информация блока градации выходной информации представлена информационным сигналом в виде не менее трех градаций, отличающиеся друг от друга различной окраской и/или звуковым сопровождением.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что блоком измерения ускорений колебаний объектов являются акселерометры.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что блоком измерения скоростей колебаний объектов являются велосиметры.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что блоком измерения амплитуд колебаний объекта являются датчики измерения амплитуд смещения или/и сейсмометры.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что блоком измерения наклонов объекта являются наклономеры, и/или инклинометры, и/или клинометры.

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что блоком измерения прогибов объекта являются прогибомеры.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что блоком измерения напряжения объекта являются тензометры.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что блоком измерения нагрузок на объект являются датчики давления.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что блоком измерения абсолютной и неравномерной осадок объекта являются датчики измерения абсолютной осадки и датчики измерения неравномерной осадки.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что блоком контроля трещин, стыков и швов могут являться трещиномеры.

15. Система по п.14, отличающаяся тем, что блоком измерения геодезических параметров объекта является тахеометр и вспомогательное оборудование.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что система является стационарной и автоматизированной.

17. Система по п.16, отличающаяся тем, что система является мобильной.

18. Система по п.17, отличающаяся тем, что функции блока ударного устройства может осуществлять микросейсмический шум.

19. Система по п.18, отличающаяся тем, что в блок обработки и выходной информации включены геоинформационные системы.

20. Система по п.19 отличающаяся тем, что в блок градации выходной информации включены геоинформационные системы.